Активность солнца и погода xxi века

УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
Б.И. ЛУЧКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
АКТИВНОСТЬ СОЛНЦА И ПОГОДА XXI ВЕКА
Рассмотрены долгосрочные прогнозы земного климата. Анализ солнечной активности, определяемой темными пятнами (числа Вольфа) и корональными массовыми
выбросами (СМЕ), указывает на значительный рост погодных аномалий.
Современные модели погоды подтверждены измерениями. Особое место занимают долгосрочные прогнозы. Расчеты исходят из постепенного
изменения климата (оптимистический вариант), или возможности резкого
скачок климата (пессимистический вариант).
Прогноз постепенного изменения климата 21-го века [1]
Приводятся результаты семи модельных сценариев. Основной вывод потепление Земли продолжится, сопровождаясь увеличением эмиссии
«парниковых газов», ростом поверхностной температуры воздуха (на 2 –
6о), повышением уровня океана (на 0,5 м). Почти во всех регионах станет
большее теплых дней и меньше холодных. Усилятся дожди, ветра, циклоны. Серьезного изменения климата не произойдет. Погодные аномалии
последних лет (свирепые ураганы 2004-05 гг., суровая зима 2006 г. в северном полушарии) показывают, что, по-видимому, реализуется не «оптимистический» вариант.
Сценарий резкого изменения климата 21-го века [2]
Прогноз согласуется с тенденцией роста экстремальных аномалий. Первая декада – продолжение постепенного потепления, но с заметным темпом
ускорения. Северная Америка, Европа, Южная Африка будут иметь на 30 %
больше теплых и меньше морозных дней, увеличится интенсивность погодных аномалий. К 2010 г. накопится такое число опасных изменений, которое приведет к резкому изменению климата. Гидрологический цикл ускорится, еще повысится температура воздуха, так как водяной пар тоже «парниковый газ». Из-за высокой температуры высохнут леса, пастбища,
начнутся массовые пожары. Концентрация СО2 возрастет так, что обычное
поглощение океанами и растениями, определявшее темп «постепенного
изменения», перестанет работать. Парниковый эффект пойдет в разгон.
Обильное таяние снега в горах, в приполярных областях, сократит площадь
льдов, что уменьшит солнечное альбедо. Температура воздуха и суши катастрофически растет. Шквальные ветра, песчаные бури, потеря контроля за
стихией. Беда охватывает все регионы. Во второй декаде произойдет замедление термоклинной циркуляции в океане, ставшем более пресным. Обычный перенос теплых вод с экватора на средние широты прекратиться.
Гольфстрим, создающий умеренный климат северного полушария, замрет.
Потепление сменится резким похолоданием и уменьшением осадков. За
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 7 27
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
несколько лет климат изменится, став холодным и сухим. Худший вариант:
сильные засухи в регионах производства продуктов питания и большой
плотности населения (Северная Америка, Европа, Китай). Снижение осадков, пересыхание рек, истощение запасов пресной воды. Массовый голод,
распространение эпидемий.
Новый вариант прогноза основан на влиянии активности Солнца (СА)
на земную погоду [3]. Принятый индекс СА - число Вольфа W. Зависимость W(t) показывает переменность со средним циклом ~ 11 лет и вековым изменением амплитуд циклов W max. В середине века Wmax ≈ 150 –
200, на стыке веков Wmax ≈ 50 – 80 (в начале 19-го и 20-го) и предельно
низкий уровень Маундеровского минимума (1640–1720), когда пятен почти не было. Это результат «перестройки» конвективной зоны, замедление генерация магнитных полей. Подобные “перестройки” были и раньше: минимумы Шперера (1420 – 1530 гг.) и Вольфа (1280 – 1340 гг.). Они
происходят в среднем через ~ 200 лет и длятся ~100 лет (от последнего
Маундеровского минимума прошло 300 лет).
СА влияет на земную погоду. В Маундеровском минимуме она была
аномальной. В Европе стояли холодные зимы, леденело даже Северное
море, прогреваемое Гольфстримом. Почти не было полярных сияний,
«замерзал» и солнечный ветер. Переносчиками солнечного влияния, как
показали наблюдения 23 цикла (1996 – 2006 гг.), являются CME, которые
стали подробно изучать в последнее время. При массе 1 – 10 млрд. т. и
скорости ≥ 103 км/c, эти плазменные облака обладают кинетической энергией ~1025 Дж. Долетая до Земли, они оказывают сильное воздействие на
земную магнитосферу. Возникает магнитная буря, во время которой происходит ускорение частиц радиационного пояса (электроны, позитроны,
протоны) и их высыпание вдоль геомагнитного экватора. Появляется
«энергетический источник» в верхней атмосфере, который передается в
тропосферу. Итог вмешательства Солнца – дестабилизация земной погоды: штиль сменяется бурей, сушь – осадками, дожди – засухой.
Прогноз «солнечного сценария» не катастрофичный. Климат Земли
изменится мало, но режим погоды претерпит заметный сдвиг, как это было всегда при замирании СА. Он может быть не очень сильным, если амплитуда следующих циклов упадет до Wmax ≈ 50. Может произойти похолодание всего северного полушария, если случится новый Маундеровский
минимум (Wmax < 10). В любом случае изменение климата не будет кратким, а продолжится, вместе с аномалиями погоды, несколько десятилетий.
Список литературы
1 Summary for Policymakers, A Report of Working Group 1 of IPCC (Shanghai, 2001).
2 P.Schwartz, D.Randall, An Abrupt Climate Change Scenario (October 2003).
3 Б.Лучков. Солнечное влияние на земную погоду // Науч. сессия МИФИ-2006, Сб. науч.
тр. Т.7. С.7.
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 7 28
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 7 29